吸光度值越高表明抗氧化剂的抗氧化能力越强。

近年来随着我国茶树育种、病虫害防治、栽培技术的巨大进步，我国茶叶产量和品质都有了极大提高。这一方面可能是由于缺镁并不像缺氮一样造成严重的缺素和减产效果，不足以引起茶农的注意。

1.2茶园土壤镁的分级标准及诊断为了便于评估茶园土壤镁养分对茶叶生产的潜在影响，上世纪90年代以来，我国茶叶科技工作者对茶园土壤营养元素与产量关系开展了大面积调查，建立了茶园土壤镁营养分级标准，之后不断优化补充，形成了完备的茶园土壤镁营养分析和诊断技术指标。因此除了考虑交换性镁含量外，非交换性镁作为镁的潜在供源也需要予以重视。尤其是基于氮、磷、钾、镁平衡施肥技术的茶园养分管理体系的建立与优化，对我国名优茶的发展起到了重要推动作用。缺镁显著降低叶片叶绿素含量，出现典型的黄化症状（鱼骨型缺绿症），表现在基部叶片失去光泽，叶脉间肋骨状黄化，或间杂出现褐色斑块（图1）。吴洵等结合土壤有效镁含量与茶叶产量的关系，并综合考虑镁对提高茶叶品质的影响，提出了名优茶生产和开发中茶园土壤有效镁含量丰缺的诊断标准：土壤有效镁含量150mgkg-1为极高，100～150mgkg-1为高，50～100mgkg-1为中，10～50mgkg-1为低，而10mgkg-1为极低。

后期幼叶淡绿色，老叶脱落，植株长势仅次于缺铁、缺磷，胜于缺氮、缺钾、缺钙，但缺镁植株不像缺氮、缺钙、缺钾那样很快死亡。镁对作物产量的形成和品质的提高都具有重要作用。2.3.2 碳源浓度控制高密度发酵过程中碳源浓度过高过低或频繁波动都会严重影响细胞PHAs合成的能力。

目前利用合成生物学、基因工程以及代谢工程等手段，菌株合成PHAs的能力已经得到明显提升，但依然无法满足工业化生产要求。Shang等发现葡萄糖浓度保持9 g/L时R.eutropha可以表现出优异的PHAs积累能力，而当葡萄糖浓度在812 g/L范围内波动时，PHAs的积累量也会出现2%的波动。相比于糖蜜，蔗渣的利用难度稍大。NGIB的核心是获得一株可以抵抗噬菌体或其他菌种感染的底盘微生物。

连续传代进化同样适用于微生物菌群的优化。在1 L发酵罐中，R.eutropha H16能够将工农业废水转化的VFAs作为碳源和底物能量完成P(3HB-co-3HV)的积累。

另一株B.subtilis以酸处理后的甘蔗糖蜜为碳源，经过96 h发酵后生物量达到38.98 g/L，PHAs含量32.25 g/L，PHAs占生物量82.99%。此外DSM 545可以将丙酮酸和粗甘油作为共同碳源合成P(3HB-4HB-3HV)，其中生物量达到45 g/L，PHAs产量达到16.7 g/L，PHAs占比36.9%。但是目前研究结果发现利用粗甘油无法达到PHAs的高产量积累，通过基因工程手段或发酵调控策略提高粗甘油利用率或许是未来实现粗甘油利用的发展方向之一。导入由8个透明颤菌血红蛋白启动子串联的P8vgb片段的重组E.coli S17-1在微氧环境中的PHB占比达到90%。

2.3.1 高密度发酵策略PHAs的高密度发酵主要围绕饱-饥策略展开，即通过控制特定营养元素的浓度实现菌株先积累生物量再积累PHAs的多阶段发酵调控。玉米淀粉经液化、糖化、灭酶处理后用于发酵生产增加了使用成本，因此开发直接利用玉米淀粉的PHAs生产菌株十分重要。这不但减少了新水及Na Cl的使用量，还同时解决了高盐高碱发酵废水的处理排放问题。因此可以用于开发生产PHA的底盘微生物种类繁多，例如在高碱无灭菌培养基中生产乙醇的耐盐碱马氏芽孢杆菌Bacillus marmarensis、在50℃高温无灭菌培养基中生产乳酸的凝结芽孢杆菌Bacillus coagulans WCP10-4等，以及自然界中存在的嗜酸、嗜碱等嗜极微生物都可以开发用作低成本PHAs发酵生产的底盘微生物。

声明：本文所用图片、文字来源《生物工程学报》2021年2月，版权归原作者所有。高密度发酵后期溶氧量急速降低形成微氧或无氧环境，PHAs合成代谢途径受抑制，积累量降低。

相比于30 g/L的葡萄糖，当以30 g/L玉米淀粉作为碳源时，CFR-67的生物量和PHAs分别提高了25%和50%。研究团队发现发酵过程及下游分离提取过程中产生的高盐废水在无需预处理的情况下可以再次实现4批次的PHAs发酵。

高密度发酵过程中毒性物质的不断积累导致细胞活力降低甚至死亡，最终影响发酵产量。同样地，苏云金芽孢杆菌B.thuringiensis EGU45直接利用粗甘油可以实现3.16 g/L生物量和1.83 g/L PHAs的积累。Alcaligenes eutrophus NCIMB11599、H.bluephagenesis TD01等菌株也被证实在发酵液中的葡萄糖浓度为10 g/L，即接近于其半速系数时，菌株可以实现PHAs的高效合成。但是大部分廉价物料经预处理后碳源浓度低、碳源成分复杂多样、毒性化合物存在、生物量低等问题为后期发酵策略的开发提出了新的挑战。基因工程手段的应用解决了菌株在微氧情况下的适应问题。发酵18 h时TD01细胞数量达到1010个并在随后的发酵过程中保持不变，后续流加的高浓度葡萄糖(800 g/L)全部用于PHAs合成。

米糠含有19.9%(W/W)的淀粉和19.5%(W/W)的脂肪，经水解后可以被重组大肠杆菌E.coli XL1-Blue和真氧产碱杆菌Ralstonia eutropha NCIMB11599用作合成PHB的碳源。例如利用农业秸秆、餐余垃圾和废水废料等废弃物料，降低PHAs发酵生产的物料成本。

在10 L发酵罐中进行的分批发酵实验证明洋葱伯克氏菌Burkholderia cepacia IPT 048和B.sacchari IPT 101可以利用蔗渣水解液发酵生产PHAs，且这两株菌的生物量都达到4.4 g/L，其中PHAs含量分别达到生物量的53%和62%。尽管提高搅拌转速、通气量或者供给富氧空气可以保证高密度发酵后期的溶氧水平，但是这些举措增加了PHAs的生产成本。

如果同时添加5 g/L的麦麸和米糠水解液，CFR-67的生物量达到10 g/L，PHAs含量升高至5.9 g/L。经48 h发酵后，生物量达到112 g/L，其中PHAs占比83.3%。

相比于出发菌株，TDHCD-R3生物量提高了41.7%，PHAs产量提高了8.2%。2.2.4 废水废料工农业废水废料中富含的有机质通过酸化或厌氧发酵后转化成的挥发性脂肪酸(Volatile fatty acid，VFAs)，是微生物生产PHAs的高效廉价碳源。结果显示，伯克霍尔德氏菌Burkholderia sacchari DSM 17165的PHAs产量占生物量的77%，达到67 g/L。2.2.3 生物柴油行业廉价碳源生物柴油行业每生产100 kg生物柴油将产生10 kg粗甘油，其中甘油占比75%。

2.2.1 农业廉价碳源作为农业大国，我国廉价碳源储量丰富。木质素的利用效果远低于纤维素，贪铜菌Cupriavidus basilensis B-8利用处理后的木质素合成PHAs得率仅482.7 mg/L。

微生物菌群的连续传代进化可以优化菌群结构、提高底物选择能力，甚至菌群在过量氮源和非VFA存在情况下不积累PHAs的现象都得到了缓解。如涉及作品内容、版权等问题，请与本网联系相关链接：发酵，芽孢杆菌，纤维素，乙醇脱氢酶。

补料分批发酵技术和连续发酵技术是实现高密度发酵最常用的两个技术手段。另一株嗜盐菌H.campaniensis LS21以按照厨余垃圾和海水成分配制的模拟培养基(其中Na Cl浓度为27 g/L，p H为10)实现了连续65 d的开放式发酵，经基因工程改造后的重组H.campaniensis LS21在同样条件下实现了生物量70%的PHB积累。

被认为是未来最有前景的绿色环保材料PHAs由于其高昂的生产成本在推广应用中受到了极大的限制，因此实现低成本PHAs的工业化生产是目前的研究重点。当PHAs产量相同时，高密度发酵所需的发酵体积更少，在人工成本、设备成本和能源消耗上都会有明显降低。于是Haas等开发了一种含有微滤膜出口的发酵罐，发酵清液经微滤膜出口流出，细胞则被保留在发酵罐中。除工农业废水废料外，生活产生的废弃生物质，例如豌豆皮、土豆皮、洋葱皮等[30]生物质资源经酸化后同样可以转化为VFAs，最后用于低成本PHAs的生产。

地中海富盐菌Haloferax mediterranei ATCC 33500利用膨化玉米淀粉和膨化米糠作为复合碳源时生物量达到140 g/L，PHAs产量达到77.8 g/L。2.3.4 毒性物质影响毒性物质积累是影响高密度发酵的另一个重要因素。

当仅以木糖和葡萄糖作为混合碳源时，这两株菌株的生物量都能够达到60 g/L，PHAs含量占比60%。5级连续发酵罐中的第一个发酵罐用于DSM545菌体数量的培养，其余发酵罐均用于氮元素限制下的PHA积累，PHAs生产速率达到1.85 g/(Lh)(补料中葡萄糖浓度500 g/L)。

2.4 开放式发酵策略开发微生物发酵法产PHAs过程中能源消耗的费用占总成本的30%，其中主要集中于无菌化处理过程，如设备灭菌、培养基灭菌等的蒸汽消耗。可以高效利用北京市小红门污水处理厂废液废料的微生物菌群经过4轮连续传代进化后才适用于江苏省无锡市芦村污水处理厂废液废料，其中PHAs积累量达到菌体生物量的59.47%，远高于出发微生物菌群的PHAs占比(21.5%)。